автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Методы и средства неразрушающего контроля теплофизических свойств многослойных изделий

Но правах рукописи

ЧЕРНЫШОВ Алексей Владимирович

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МНОГОСЛОЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ

05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тамбов 2005

Работа выполнена на кафедре "Автоматизированные системы и приборы" Тамбовского государственного технического университета.

Научный руководитель

Доктор технических наук, профессор, Чуриков Александр Алексеевич

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Беляев Павел Серафимович

Кандидат технических наук, доцент Суслин Михаил Александрович

Ведущая организация

АООТ НИИ "Электромера", г. Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится 1 июля 2005 г. в 1500 ч на заседании диссертационного совета Д 212.260.01 Тамбовского государственного технического университета по адресу: г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ, Большой зал.

Отзывы в двух экземплярах, скрепленные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ, ученому секретарю совета Д 212.260.01.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тамбовского государственного технического университета.

Автореферат разослан 31 мая 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А.А. Чуриков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Совершенствование и развитие наиболее важнейших и ответственных отраслей техники (ракетостроение, космическое ап-паратостроение, атомная энергетика, теплотехника и т.д.) требуют создания высокопрочных теплозащитных покрытий (оболочек), так как тепловые и механические режимы при эксплуатации таких объектов строго регламентируются.

Наиболее эффективно эта проблема решается с использованием многослойных конструкций защитных покрытий, в которых одни слои обеспечивают прочность, а другие - тепловую защиту. При разработке, испытании и эксплуатации таких многослойных теплозащитных покрытий необходимо иметь информацию о теплофизических свойствах (ТФС) как отдельных слоев, так и всей конструкции защитной оболочки в целом, так как ТФС в этом случае являются параметрами, определяющими надежность, работоспособность, а в итоге и качество готовых изделий. Поэтому получение оперативной и достоверной информации о теплофизических параметрах многослойных теплозащитных покрытий становится уже необходимым условием как при создании, так и эксплуатации этих ответственных изделий.

Для решения этой задачи наиболее перспективными с точки зрения оперативности, достоверности, точности и информативности являются тепловые методы и средства неразрушающего контроля (НК) ТФС, которые позволяют осуществлять контроль этих свойств материалов и изделий без нарушения их целостности и эксплуатационных характеристик. Поэтому разработка новых методов и средств НК ТФС, позволяющих контролировать теплозащитные свойства многослойных материалов и конструкций с необходимой для тепло-физических измерений точностью, является актуальной задачей во многих важнейших отраслях современной техники.

Цель работы. Разработка, исследование и внедрение в практику контактных и бесконтактных методов и реализующих их микропроцессорных систем, позволяющих осуществлять НК ТФС многослойных изделий как при их производстве, так и эксплуатации с необходимой для теплофизических измерений оперативностью и точностью.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать математические модели тепловых процессов в исследуемых многослойных объектах как при контактном, так и бесконтактном тепловом воздействии от линейного, дискового или подвижного точечного источника тепла, адекватно описывающих реальные тепловые процессы в этих контролируемых изделиях;

- на основе полученной физико-математической модели разработать и исследовать новый контактный метод НК ТФС трехслойных изделий, состоящий в использовании начальной стадии нестационарного (импульсно-динамического) и

квазистационарного тепловых режимов в исследуемом многослойном изделии, создаваемых одним и тем же измерительным устройством;

— разработать бесконтактный метод НК ТФС двухслойных изделий с адаптацией энергетических параметров теплофизического эксперимента и коррекцией результатов измерения на тепловые потери в окружающую среду, степень черноты поверхности исследуемых объектов и прозрачность промежуточной среды между поверхностями объектов и приемно-излучательных блоков;

— создать комбинированный оперативный метод НК ТФС трехслойных изделий, основанный на одновременном использовании контактного и бесконтактного тепловых воздействий на поверхность исследуемых объектов и обладающий высокой метрологической эффективностью, обусловленной использованием адаптивных измерительных процедур при определении энергетических параметров теплофизического эксперимента;

- разработать микропроцессорные информационно-измерительные системы (ИИС), реализующие созданные контактный, бесконтактный и комбинированный методы НК ТФС многослойных конструкций и изделий;

- провести метрологический анализ разработанных методов и средств НК ТФС многослойных изделий с рекомендациями повышения их метрологического уровня.

Методы и методики исследования. Результаты исследований, включенные в диссертацию, базируются на аналитической теории теплопроводности, математической физике, математическом моделировании, метрологии и метрологическом эксперименте, на результатах научно-исследовательских работ кафедры "Аналитические приборы и системы" Тамбовского государственного технического университета, Тамбовского областного отделения "Российское общество по неразрушающему контролю и технической диагностике", а также ряда промышленных и научно-исследовательских организаций.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что на основе разработанных физико-математических моделей теплопереноса в двух- и трехслойных системах плоских тел из твердых материалов с различными ТФС, при контактном и бесконтактном тепловом воздействии на них от линейного, дискового или подвижного точечного источника тепла создан комплекс новых, защищенных патентами на изобретения, методов НК ТФС материалов каждого из слоев многослойных изделий, имеющих достаточную для технологического контроля точность и оперативность, обеспечивающих полную гарантию сохранения целостности и эксплуатационных характеристик исследуемых объектов.

Микропроцессорные ИИС, созданные на основе этих методов, существенно упрощают процесс измерений и повышают производительность исследований (иногда в несколько раз) таких сложных для теплофизических измерений объектов как многослойные физические системы, включают в себя структурно-алгоритмические методы повышения точности результатов измерения на основе адаптивных измерительных процедур и цепей.

Отличительной особенностью разработанных методов и реализующих их микропроцессорных измерительных средств является значительное расширение области их применения, которое обеспечивается за счет использования адаптивных измерительных процедур при определении энергетических параметров теплофизического эксперимента и уменьшения влияния на результаты измерения состояния поверхности исследуемых объектов, тепловых потерь с поверхности контролируемых изделий в окружающую среду, прозрачности среды и других дестабилирующих факторов.

Проведен метрологический анализ разработанных методов и средств НК ТФС многослойных изделий и даны рекомендации по повышению их метрологического уровня.

Практическая ценность работы заключается в том, что на основе разработанных контактного, бесконтактного и комбинированного методов НК ТФС многослойных изделий, которые защищены патентами РФ на изобретения № 2208778, № 2211446, № 2245538, созданы и внедрены в производство микропроцессорные ИИС с соответствующим алгоритмическим, программным и метрологическим обеспечением, позволившие расширить область применения тепловых методов и средств НК за счет возможности определения ТФС многослойных (двух- и трехслойных) изделий с высокой для тепло физических измерений точностью как в лабораторных, так и промышленных условиях. Результаты диссертационной работы приняты к использованию в ОАО "Тамбовполи-мермаш" (г. Тамбов), ОАО "Завод подшипников скольжения" (г. Тамбов), а также в учебном процессе ТГТУ.

Апробация работы. Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации докладывались на IV международной тепло-физической школе "Тешюфизические измерения в начале XXI века" (Тамбов, 2001), VI научной конференции ТГТУ (Тамбов. 2001), XV Международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях" (Тамбов, 2002), Школе-семинаре молодых ученых "Метрология, стандартизация, сертификация и управление качеством продукции" (Тамбов, 2003) , VIII научной конференции ТГТУ (Тамбов, 2003), IV всероссийском с международным участием научно-практическом семинаре (Санкт-Петербург, 2003), 3-ей международной конференции "Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности" (Москва, 2004), Всероссийской научно-технической конференции "Энергосбережение и энергоэффективные технологии - 2004" (Липецк, 2004), V международной теплофизической школе "Теп-лофизические измерения при контроле и управлении качеством" (Тамбов, 2004).

' Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 24-х печатных работах, в том числе 12-и статьях в центральных и региональных научных журналах, трех патентах на изобретения.

Структура работы. Диссертация содержит введение, 4 главы, заключение и приложения, изложенные на 187 страницах машинописного текста, 12 рисунках, 10 таблицах, список литературы включает 86 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, показана ее связь с государственными программами и НИР, сформулированы цели и задачи работы. Раскрыты научная новизна и практическая ценность, приведены результаты апробации и реализации работы.

В первой главе диссертации проведен информационный обзор и сравнительный анализ методов и измерительных средств НК ТФС многослойных изделий, которые позволяют сделать следующие выводы.

Проведенный информационный анализ показал, что в большом многообразии методов и средств НК ТФС материалов и изделий перспективными по оперативности, объему измерительной информации о ТФС объектов исследования, точности и простоте реализации на основе микропроцессорной техники являются методы с импульсно-динамическим тепловым воздействием на исследуемые образцы. В этом случае появляется возможность получить экспресс-информацию обо всем комплексе ТФС материалов за один эксперимент, не требуются сложные расчеты для определения искомых характеристик.

Однако существующие методы и средства НК ТФС многослойных изделий обладают рядом серьезных недостатков, основными из которых являются упрощение математических моделей, описывающих тепловой процесс в многослойной физической системе, а также неучет тепловых потерь в бесконтактных методах с открытой поверхности исследуемых объектов, влияния степени черноты и состояния поверхности исследуемых образцов и т.д., отсутствие убедительного метрологического анализа результатов измерения. Поэтому разработка корректного математического описания объектов измерения, измерительных процедур и реальных условий проведения тегшофизического эксперимента позволит создать методы НК ТФС многослойных физических объектов с высоким метрологическим уровнем.

Во второй главе представлены разработанные контактный, бесконтактный и комбинированные методы неразрушающего контроля.

В первом разделе этой главы описан новый метод контактного НК ТФС трехслойных изделий, сущность которого заключается в следующем.

На каждую из наружных поверхностей многослойной конструкции симметрично устанавливаются по одному зонду (рис. 1). в плоскости контакта первого из которых расположены дисковый нагреватель ДН и два линейных нагревателя ЛН1 и ЛН2, закрепленные на заданном расстоянии от центра дискового нагревателя. В этом же центре контактной плоскости помещена термопара Тп1. В контактной плоскости на заданном расстоянии хл от линейных ис-

точников ЛН1 и ЛН2 помещены рабочие термопары ТР1 и ТР2, а во втором зонде на этом же расстоянии от линейных нагревателей ЛНЗ и ЛН4 помешены рабочие термопары ТРЗ и ТР4. Вспомогательные термопары ТВ1 и ТВ2 в первом зонде и ТВЗ, ТВ4 во втором зонде помещают на расстояниях, близких соответственно к толщине /?) первого и R3 третьего слоев исследуемого изделия. В плоскости контакта второго термозонда расположен датчик теплового потока Tq, а также в центре круга датчика теплового потока вмонтирована вторая термопара Тп2. На рис. 1 обозначены 1-4 - порядковые номера поверхностей слоев, /?1-/?з - толщины слоев.

Рис. 1 Схема расположения нагревателей и термоприемников в методе НК ТФС трехслойных изделий

Определение ТФС наружных слоев конструкций осуществляют в соответствии со следующим алгоритмом измерения. Воздействуют от линейных источников тепла ЛН1 и ЛН2, увеличивая частоту тепловых импульсов до момента, когда на вспомогательных термопарах ТВ 1 и ТВ2 первого зонда или ТВЗ и ТВ4 соответственно второго зонда появится избыточная температура, величина которой будег составлять 0,1...0,2 К. При этом определяют максимальную частоту тепловых импульсов /гтах1, соответственно для первого и второго наружных слоев, при которых внутренний слой исследуемого изделия практически не оказывает влияния на температурные поля в наружных слоях при действии линейных импульсных источников тепла.

Затем осуществляют тепловое воздействие от линейных источников тепла первого зонда, увеличивая частоту тепловых импульсов в соответствии с заданной зависимостью до тех пор, пока установившееся квазистационарное значение температуры в точке контроля х} достигнет заданного значения Тълд\. Определяют частоту тепловых импульсов ¥?и после чего увеличивают частоту импульсов до момента, когда контролируемая температура в той же точке X)

достигнет второго, заданного значения Т13д2- Определяют при этом частоту тепловых импульсов ГХ2, а искомые ТФС первого наружного слоя, как затем и второго, определяют по соотношениям:

(1)

(2)

Для определения ТФС материалов внутреннего слоя конструкции включают дисковый нагреватель ДН и осуществляют подвод к поверхности конструкции теплового потока через круг до тех пор, пока на противоположной поверхности конструкции появится тепловой поток qx. Измеряют при этом величину теплового потока qx, а также температуру в центральных точках плоскостей 1 и 4 с помощью термопар 7п 1 и 7п2, а искомый коэффициент теплопроводности внутреннего слоя конструкции определяется по соотношению

(3)

Основным преимуществом разработанного метода НК ТФС по сравнению с известными методами является возможность с большой точностью и достоверностью контролировать теплофизические свойства трехслойных изделий без нарушения их целостности и эксплуатационных характеристик.

В следующем разделе главы рассматривается бесконтактный метод 1Ж ТФС двухслойных изделий, отличительной особенностью которого является учет влияния степени черноты поверхности исследуемых объектов и прозрачности промежуточной среды между объектами и приемно-излучательными блоками на результаты измерения, а также коррекция результатов измерения на тепловые потери в окружающую среду за счет лучистого и конвективного теплообмена.

Сущность разработанного способа заключается в следующем. Над исследуемым двухслойным изделием / вначале с одной стороны помещают точечный источник тепловой энергии 2 и два термоприемника 3 и 4, сфокусированных на поверхность, подверженной тепловому воздействию (рис. 2). В качестве точечного источника тепловой энергии используется лазер, сфокусированный на поверхность исследуемого образца. Источник энергии 2 и термоприемник 3 жестко связаны друг с другом и представляют собой измерительную головку. Термоприемники, установленные на высоте г от поверхности исследуемого

образца, жестко связаны с экранами 5 и 6, расположенных с зазорами от поверхности образца на высоте го Перемещение термоприемника 4 осуществляется по оси х, а термоприемника 3 - по параллельной ей прямой А.

Рис. 2 Схема расположения источника теплового излучения и термоприемников в бесконтактном методе НК ТФС двухслойных изделий

Вначале перемещают термоприемник 4 над исследуемым образцом со скоростью V без воздействия на него точечного источника энергии и измеряют им температуру на поверхности исследуемого объекта. Синхронно с этим, используя высокоточный электронный термометр, измеряют температуру окружающей среды. В результате, используя отношение средней температуры, измеренной термоприемником на поверхности объекта, к средней температуре окружающей среды, определяется коэффициент к, учитывающий значения степени черноты е поверхности исследуемого образца и прозрачности 3 окружающей среды, разделяющей поверхность исследуемого образца и термоприемники

Далее фокусируют термоприемник в точку поверхности расположенную на линии движения источника на расстоянии от пятна нагрева, равного тол-

щине слоя изделия 1ц Включают источник и постепенно увеличивают частоту тепловых импульсов мощностью до тех пор, пока в точке появится избыточная температура и при этом фиксируют максимальное значение часто гы тепловых импульсов источника Выбранная таким образом мощность источника тепла обеспечивает режим нагрева, при котором на температурное поле в исследуемом слое изделия практически не оказывает влияния на второй (нижний) слой

Затем смещают точку фокусировки термоприемника 4 по линии движения источника на расстояние Я\ от пятна нагрева и увеличивают частоту F прерывания лазерного луча, начиная с в соответствии с зависимостью

/V, = /га,„+ ¿,[Гзад - ЩГ,)]+ к2[Тшл - Ти^щг, ->-г,] +

зад

где Гзад - заданное значение избыточной температуры; Г«^,) - значение избыточной температуры в точке контроля, расположенной на расстоянии R\ от центра пятна нагрева; к\, к, &з - коэффициенты пропорциональности, определяемые из условий и времени проведения эксперимента.

Изменение частоты F подачи тепловых импульсов от источника тепла осуществляют до тех пор, пока измеряемая в точке контроля избыточная температура Тц^у) станет равной заданному значению температуры Гзад. При

этом измеряют значение частоты и значение избыточной температуры T(R2) в точке контроля, расположенной на расстоянии R2 от центра пятна нагрева.

Затем, увеличив заданное значение избыточной температуры Гзад в два раза, повторяют вышеописанные процедуры измерения и определяют значение Б2, при которой в точке R\ контролируемая температура станет равной удвоенному заданному значению, а искомые теплофизические характеристики определяют по следующим зависимостям:

В заключительном разделе данной главы рассмотрен комбинированный оперативный метод бесконтактного контроля ТФС трехслойных изделий, в котором ТФС наружных слоев определяются бесконтактным методом, а ТФС внутреннего слоя - контактным. Сущность этого метода состоит в следующем.

Для определения ТФС наружных слоев конструкции / над ними помещают точечный источник тепловой энергии 2 (лазер) и термоприемник 3 (рис. 2), сфокусированный на поверхность, подверженную тепловому воздействию, и регистрирующий температуру этой поверхности по ее электромагнитному излучению. Первоначально, как и в рассмотренных выше бесконтактных методах НК ТФС многослойных изделий, измерительную головку перемещают над исследуемым объектом без теплового воздействия от источника тепла, контролируют температуру поверхности исследуемого изделия и синхронно с этим измеряют температуру окружающей среды. По полученным данным об этих температурах определяют коэффициент к. Далее термоприемник фокусируют в точку поверхности первого наружного слоя исследуемого объекта, находящуюся на расстоянии х = ^ от центра пятна нагрева лазера, перемещают измерительную головку над исследуемым изделием со скоростью V и осуществляют широтно-импульсную модуляцию лазерного луча, прерывая его фотозатвором 7 до момента появления избыточной температуры в точке контроля.

(5)

(4)

Определив верхний допустимый предел мощности тепловых импульсов, фокусируют термоприемник 3 в точку поверхности первого наружного слоя исследуемого объекта, находящуюся на расстоянии Я] от центра пятна нагрева лазера, и начинают перемещение источника энергии и термоприемника над исследуемым изделием со скоростью V. Затем осуществляют воздействие импульсами, увеличивая их мощность, начиная с минимальной в соответствии с заданной зависимостью, до Q■,h, при которой значение установившейся избыточной температуры в точке контроля станет равным заданному значению Гзад|. Затем увеличивают мощность тепловых импульсов до тех пор, пока контролируемая температура станет равной второму заданному значению Т^ и определяют при этом мощность тепловых импульсов 2т2> а искомые ТФС наружных слоев исследуемого изделия определяют по формулам:

тельную головку (лазер и термоприемник) фокусируют на поверхность второго слоя, осуществляют вышеизложенные измерительные процедуры и, определив мощности импульсов Q,¡\ и QX2 по соотношениям (6) и (7) рассчитывают искомые ТФС второго наружного слоя исследуемой трехслойной конструкции.

Для определения ТФС материалов внутреннего слоя конструкции на каждую из наружных поверхностей многослойной конструкции симметрично устанавливаются по одному зонду, в плоскости контакта первого из которых расположены дисковый нагреватель ДН и термопара Тп1, помещенная в центр контактной плоскости дискового нагревателя, а в плоскости контакта второго термозонда расположены датчик теплового потока Tq, в центре которого вмонтирована вторая термопара Тп2. Затем включают дисковый нагреватель ДН и осуществляют подвод к поверхности конструкции теплового потока через круг до тех пор, пока на противоположной поверхности конструкции появится тепловой поток. Измеряют при этом величину установившегося теплового потока Ой, а также температуру в плоскостях 1 и 4 с помощью термопар Тп1 и Тп2 (рис. 1). Искомый коэффициент теплопроводности внутреннего слоя определяется по соотношению (3).

Основным преимуществом разработанного метода по сравнению с известными является повышение оперативности контроля трехслойных изделий за счет одновременного использования комбинации контактного и бесконтактного тепловых воздействий на исследуемый объект, что значительно сокращает время измерений.

(6)

(7)

Для определения ТФС второго наружного слоя конструкции измери-

В третьей главе дано описание микропроцессорных систем, реализующих разработанные методы НК ТФС многослойных изделий. Ввиду ограниченности объема автореферата диссертации рассмотрим микропроцессорную ИИС, реализующую комбинированный метод НК ТФС многослойных изделий, так как эта система реализует как контактные, так и бесконтактные методы контроля ТФС исследуемых объектов и является универсальной в плане реализации созданных новых методов контроля.

На рис. 3 представлена схема микропроцессорной измерительной системы. Основным блоком разработанной ИИС является системный процессор

Рис. 3 Микропроцессорная система НК ТФС трехслойных изделий, реализующая комбинированный метод контроля

СП, включающий в себя системный контролер СК, процессор Пр, постоянное запоминающее устройство ПЗУ, оперативное запоминающее устройство ОЗУ, дешифратор адресов ДА, адаптеры ввода-вывода АВВ-1, АВВ-2, аналого-цифровые преобразователи АЦП-1, АЦП-2, цифровой индикатор ЦИ и тактирующий генератор ТГ. Измерительная система имеет два основных канала, по первому из которых поступает измерительная информация с зонда 1 и зонда 2, а по второму — информация с измерительной головки, сканирующей над поверхностью исследуемых слоев трехслойного изделия. Первый канал системы реализует контактный метод НК ТФС внутреннего слоя исследуемой трехслойной системы, а второй канал - бесконтактный метод НК ТФС наружных слоев исследуемых трехслойных объектов.

Выходы термопар Тп1 и Тп2 первого зонда, а также выход датчика теплового потока через специализированный прецизионный коммутатор СПК-1 и нормирующий прецизионный усилитель НПУ-2 подключены к АЦП-1, выход которого соединен с адаптером ввода-вывода АВВ-1. Дисковый нагреватель подключен к источнику стабилизированного напряжения ИСН, который управляется сигналом с адаптера ввода-вывода АВВ-1. Кроме того, к адаптеру АВВ-1 подключен электронный термометр ЭТ, контролирующий температуру окружающей среды.

Выходы термоприемников измерительной головки через специальный прецизионный коммутатор СПК-2 и нормирующий прецизионный усилитель НПУ-2 подключены к АЦП-2, выход которого соединен с адаптером ввода-вывода АВВ-2. Точечный источник тепла (лазер) соединен с блоком питания БПЛ, который управляется системным процессором СП через устройство ввода-вывода АВВ-2. Перемещение измерительной головки с заданной постоянной скоростью Vосуществляется механизмом МПГ, который приводится в движение двигателем постоянного тока ДПТ, управляемого через адаптер АВВ-2 процессором СП.

Механизм перемещения термоприемника МПТ, осуществляющий через кинематическую связь изменение расстояния между источником тепла и термоприемниками, соединен с реверсивным двигателем РД, который через усилитель мощности УМ подключен к адаптеру АВВ-2 системного процессора СП. Датчик ДП перемещения термоприемника относительно источника тепла соединен с устройством ввода-вывода АВВ-2, к которому подключен также фотозатвор.

Работа измерительной системы заключается в одновременной реализации двух алгоритмов контроля, первый из которых построен в соответствии с бесконтактным адаптивным методом, изложенным выше, и определяет ТФС наружных слоев, а второй - выполняет часть контактного метода и определяет ТФС внутреннего слоя.

В четвертой главе проведен анализ погрешности результатов измерений по разработанному контактному, бесконтактным и комбинированным методам на базе аналитических соотношений, полученных с использованием ма-

тематических моделей объектов измерений. Для названных выше методов контроля ТФС получены структ>ры полной погрешности измерений, проведена оценка вклада каждой компоненты в соответствующую характеристику указанной погрешности и выделены доминанты в составе полной погрешности. Подобный подход создает предпосылки для целенаправленного воздействия на источники погрешности, а также коррекции результатов измерений.

В заключительном разделе этой главы приведены результаты экспериментальных исследований разработанных методов и микропроцессорной системы НК ТФС многослойных изделий на основе метрологического эксперимента. Проведенные экспериметальные исследования разработанных методов и средств НК ТФС многослойных изделий подтвердили корректность основных теоретических выводов, положенных в основу создания этих средств контроля, а также эффективность их практического применения в области теплофизических измерений.

В приложениях приведены конструкции измерительных зондов разработанных систем, компьютерные программы и результаты математического моделирования тепловых потерь с поверхности исследуемых объектов в бесконтактных методах контроля, результаты выделений доминант при анализе погрешностей на аналитической основе и на основе метрологического эксперимента, экспериментальные данные и акты о внедрении результатов работы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1 Проведенный информационный анализ показал, что во многих важнейших и ответственных отраслях техники, таких как ракетнокосмическое ап-паратостроение, атомная энергетика, теплоэнергетика и т.д. требуется определять теплозащитные свойства многослойных конструкций и изделий без нарушения их целостности и эксплуатационных характеристик. Поэтому разработка новых методов и средств неразрушающе го контроля ТФС многослойных физических систем является актуальной задачей теплофизических измерений.

2 Разработаны математические модели тепловых процессов в исследуемых многослойных объектах при контактном и бесконтактном тепловом воздействии от линейного, дискового или подвижного точечного источника тепла, адекватно описывающие реальные тепловые процессы в контролируемых изделиях и учитывающие состояние поверхности исследуемых объектов, тепловые потери с поверхности этих объектов в окружающую среду, прозрачность среды и другие дестабилизирующие факторы.

3 На основе полученных физико-математических моделей разработаны новые, защищенные патентами на изобретения, более эффективные в метрологическом отношении контактный, бесконтактный и комбинированный методы контроля ТФС многослойных изделий без нарушения их целостности и эксплуатационных характеристик, а именно:

- контактный метод НК ТФС трехслойных изделий, состоящий в использовании начальной стадии нестационарного (импульсно-динамического) и квазистационарного тепловых режимов в исследуемом многослойном изделии, создаваемых одним и тем же измерительным устройством;

- бесконтактный адаптивный метод НК ТФС двухслойных изделий, имеющий полную гарантию сохранения целостности и эксплуатационных характеристик исследуемых объектов в условиях ограниченной априорной информации об их свойствах, обусловленную адаптацией энергетических параметров тешюфизического эксперимента, и позволивший не менее чем 10... 12 % уменьшить погрешность контроля ТФС изделий за счет коррекции результатов измерения на тепловые потери в окружающую среду, степень черноты поверхности исследуемых объектов и прозрачность промежуточной среды между объектами и приемно-излучательными блоками;

- комбинированный оперативный метод НК ТФС трехслойных изделий, основанный на одновременном использовании контактного и бесконтактного тепловых воздействий на поверхность исследуемых объектов, что позволило почти в два раза повысить оперативность контроля, и обладающий высокой метрологической эффективностью, обусловленной использованием адаптивных измерительных процедур при определении энергетических параметров теплофизического эксперимента.

4 Разработаны микропроцессорные ИИС, реализующие созданные методы НК ТФС многослойных изделий, позволяющие определять весь комплекс искомых ТФС с высокой для теплофизических измерений точностью, которая обеспечивается автоматическим введением поправок в результаты контроля на тепловые потери за счет лучистого и конвективного теплообмена с поверхности исследуемых объектов в окружающую среду, на степень черноты поверхности исследуемых изделий и прозрачность среды, разделяющей поверхность контролируемых объектов и приемно-излучательных блоков ИИС. В созданных системах, кроме того, в процессе измерений осуществляется адаптивный поиск оптимальных значений энергетических параметров теплофизического эксперимента, что позволяет полностью исключить возможность теплового разрушения исследуемых изделий с сохранением высокого метрологического уровня разработанных средств контроля.

5 Проведен анализ погрешности результатов измерений по разработанным контактному, бесконтактному и комбинированному методам на базе аналитических соотношений, полученных с использованием математических моделей объектов измерений. Для созданных методов НК ТФС получены структуры полной погрешности измерений, "проведена оценка вклада каждой компоненты в соответствующую характеристику указанной погрешности и выделены доминанты в составе полной погрешности. Подобный подход создает предпосылки для целенаправленного воздействия на источники погрешностей.

6 Проведены экспериментальные исследования разработанных методов и средств НК ТФС многослойных изделий. Результаты метрологических экспериментов показали корректность основных теоретических выводов, положенных в основу разработанных методов. Микропроцессорные системы, реализующие контактный и комбинированный методы НК ТФС многослойных изделий внедрены в промышленное производство.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1 Чернышов, А.В. Метод и микропроцессорное устройство бесконтактного неразрушающего контроля теплофизических свойств многослойных изделий / А.В. Чернышов // Проектирование и технология электронных средств. 2004. №3. С. 29-33.

2 Чернышов, А.В. Метод неразрушающего контроля теплофизических характеристик многослойных изделий / А.В. Чернышов // Контроль. Диагностика. 2003. № 3. С. 40 - 44.

3 Чернышов, А.В. Метод неразрушающего контроля теплофизических характеристик строительных материалов многослойных конструкций / А.В. Чернышов, В.Н. Чернышов // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2002. Т. 8, № 1. С. 128 - 133.

4 Чернышов, А.В. Бесконтактный метод НК ТФС материалов и изделий с анализом погрешностей на аналитической основе / А.В. Чернышов // Вестник метрологической академии. СПб. : Изд-во НИИМ им Д.И. Менделеева, 2004. Вып. 12. С. 18-22.

5 Чернышов, А.В. Метод оперативного неразрушающего контроля теп-лофизических характеристик многослойных строительных материалов и конструкций / А.В. Чернышов, Чуриков А.А. // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2005. Т. 11, № 1. С. 60 — 66.

6 Чернышов, А.В. Метод неразрушающего контроля ТФС многослойных изделий при одновременном контактном и бесконтактном тепловых воздействиях на исследуемые объекты / А.В. Чернышов // Вестник метрологической академии. СПб. : Изд-во НИИМ им Д.И. Менделеева, 2005. Вып. 15. С. 32-37.

7 Пат. 2245538 РФ, С1, О 01 N 25/18. Способ неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов многослойных конструкций / Чер-нышов А.В. ; заявитель и патентообладатель ТГТУ. № 2003113032 ; заявл. 05.05.2003 ; опубл. 27.01.05 ; Бюл. № 3. 10 с.

8 Пат. 2208778 РФ, С2, О 01 N 25/18. Способ бесконтактного неразру-шающего контроля теплофизических свойств материалов / Чернышов А.В., Сысоев Э.В., Чернышов В.Н.; заявитель и патентообладатель ТГТУ. № 2001101230 ; заявл. 12.01.2001 ; опубл. 20.07.2003 ; Бюл. № 20. 8 с.

9 Пат. 2211446 РФ, С2, О 01 N 25/18. Способ бесконтактного неразру-шающего контроля теплофизических свойств материалов и устройство для его осуществления / Чернышов А.В., Сысоев Э.В. ; заявитель и патентообладатель ТГТУ. № 2001117813 ; заявл. 27.08.2003 ; опубл. 27.08.2003 ; бюл. №24. 14 с.

10 Чернышов, А.В. Метод бесконтактного неразрушающего контроля теплофизических свойств с коррекцией влияния степени черноты исследуемых материалов / А.В. Чернышов, Э.В. Сысоев // Труды ТГТУ : сб. науч. ст. молодых ученых и студентов. Тамбов, 2001. Вып. 9. С. 110-116.

11 Чернышов, А.В. Частотно-импульсный бесконтактный метод неразрушающего контроля ТФХ материалов и изделий / А.В. Чернышов // Труды ТГТУ : сб. науч. ст. молодых ученых и студентов. Тамбов, 2001. Вып. 9. С. 28-33.

12 Чернышов, А.В. Метод и процессорное средство неразрушающего контроля теплофизических характеристик многослойных изделий / А.В. Чер-нышов // Труды ТГТУ : сб. науч. ст. молодых ученых и студентов. Тамбов, 2002. Вып. 11. С. 163-168.

13 Чернышов, А.В. Метрологический анализ бесконтактных методов не-разрушающего контроля теплофизических свойств материалов на основе математического описания измерительных процедур и цепей / А.В. Чернышов // Труды ТГТУ : сб. науч. ст. молодых ученых и студентов. Тамбов, 2003. Вып 13. С. 204-207.

14 Чернышов, А.В. Анализ погрешностей бесконтактного метода нераз-рушающего контроля ТФХ материалов / А.В. Чернышов // Труды ТГТУ : сб. науч. ст. молодых ученых и студентов. Тамбов, 2004. Вып. 16. С. 63 - 67.

15 Чернышов, А.В. Неразрушающий контроль теплофизических свойств трехслойных изделий с бесконтактным определением теплофизических характеристик наружных слоев / А.В. Чернышов // Труды ТГТУ : сб. науч. ст. молодых ученых и студентов. Тамбов, 2005. Вып. 19. С. 52 — 55.

16 Чернышов, А.В. Импульсно-динамический бесконтактный метод неразрушающего контроля теплофизических свойств объектов с адаптацией мощности теплового воздействия / А.В. Чернышов // Теплофизические измерения в начале XXI века : тез. докл. четвертой междунар. теплофиз. шк. Тамбов, 2001. Ч. 2. С. 92-93.

17 Чернышов, А.В. Метрологический анализ метода неразрушающего контроля теплофизических свойств многослойных строительных изделий / А.В. Чернышов // Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности : 3-я Междунар. выставка и конф. : программа конф. и тез. докл. Москва, 17-18 марта 2004. М., 2004. С. 242.

18 Чернышов, А.В. Метод и информационно-измерительная система бесконтактного неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов / А.В. Чернышов // Математические методы в технике и технологиях : сб. тр. XV Междунар. науч. конф. Тамбов, 2002. Т. 7. С. 37 - 40.

19 Чернышов, А.В. Метод неразрушающего контроля теплофизических свойств строительных материалов многослойных конструкций / А.В. Чернышов // Теплофизические измерения при контроле и управлении качеством : материалы пятой междунар. теплофиз. шк. : в 2 ч. Тамбов, 20 - 24 сент., 2004 г. Тамбов, 2004. Ч. 1. С. 275-276.

20 Чернышов, А.В. Бесконтактный метод неразрушающего контроля ТФС материалов с адаптацией по мощности теплового воздействия на исследуемые объекты / А.В. Чернышов // VI научная конференция ТГТУ : сб. тез. докл. Тамбов, 2001. С. 125.

21 Чернышов. А.В. Метрологическое обеспечение разработанных методов и средств бесконтактного неразрушающего контроля теплофизических свойств / А.В. Чернышов // Метрология, стандартизация, сертификация и управление качеством продукции : материалы шк.-семинара молодых ученых. Тамбов, 2003. С. 145 - 146.

22 Чернышов, А.В. Оценка погрешностей результатов измерения ТФС многослойных изделий на основе аналитических методов /А.В. Чернышов // VIII научная конференция ТГТУ : сб. тез. докл. Тамбов, 2003. Ч. 1. С. 253254.

23 Чернышов, А.В. Бесконтактный метод неразрушающего контроля ТФС материалов и изделий с анализом погрешностей на аналитической основе / А.В. Чернышов // IV Всероссийский с международным участием научно-практический семинар : сб. тез. докл. СПб., 2003. С. 53-54.

24 Чернышов, А.В. Бесконтактный метод неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов и готовых изделий / А.В. Чернышов // Энергосбережение и энергоэффективные технологии - 2004 : сб. докл. Все-рос. науч.-техн. конф. Липецк, 2004. Ч. И. С. 39-40.

Подписано в печать 30 05 2005 Гарнит\ра Times New Roman Формат 60 х 84 /16 Б>мага офсетная Печать офсетная Объем 0,93 \ci печ л,1,0)Ч-изд ч Тираж ЮОэКз С 413

Издательско-полиграфический центр Тамбовского государственного технического университета л92000 Тамбов Советская, 106, к 14

Jr N

) '

, < ^ -á JlíJt, s I.H j

15 IHM 2CÜ5 V-

y

ВВЕДЕНИЕ.

1 ИНФОРМАЦИОННЫЙ ОБЗОР И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТФС МНОГОСЛОЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ.

1.1 Контактные методы неразрушающего контроля ТФС многослойных изделий.

1.2 Бесконтактные методы неразрушающего контроля ТФС многослойных изделий.

1.3 Постановка задачи исследования.

1.4 Выводы.

2 МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТФС МНОГОСЛОЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ.

2.1 Контактный метод неразрушающего контроля ТФС трехслойных изделий.

2.2 Бесконтактный метод НК ТФС многослойных изделий с коррекцией влияния степени черноты исследуемых объектов и прозрачности промежуточной между объектами и термоприемниками среды на результаты измерений.

2.3 Бесконтактный адаптивный по энергетическим параметрам метод неразрушающего контроля ТФС многослойных изделий.

2.4 Метод неразрушающего контроля ТФС трехслойных изделий с использованием комбинаций контактного и бесконтактного тепловых воздействий на исследуемый объект.

2.5 Выводы.

3 МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТФС МНОГОСЛОЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ.

3.1 Микропроцессорная система неразрушающего контактного контроля ТФС многослойных изделий.

3.2 Микропроцессорная система бесконтактного контроля ТФС многослойных изделий с коррекцией результатов измерения на влияние степени черноты, прозрачности среды и тепловых потерь с поверхности исследуемых объектов.

3.3 Микропроцессорная система бесконтактного контроля ТФС многослойных изделий с адаптацией энергетических параметров теплофизического эксперимента и с коррекцией результатов измерения на дестабилизирующие факторы.

3.4 Информационно-измерительная система неразрушающего контроля ТФС трехслойных изделий, реализующая комбинацию контактного и бесконтактного методов контроля.

3.5 Выводы.

4 МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ

ИССЛЕДОВАНИЯ КОНТАКТНЫХ И БЕСКОНТАКТНЫХ МЕТОДОВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТФС МНОГОСЛОЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ.

4.1 Анализ погрешности контактного метода.

4.2 Анализ погрешности бесконтактного метода.

4.3 Анализ погрешности адаптивного бесконтактного метода.

4.4 Анализ погрешности комбинированного метода.

4.5 Экспериментальные исследования методов и измерительных систем НК ТФС многослойных изделий.

4.6 Выводы.

Современный уровень развития производства в важнейших и ответственных отраслях техники требует проведения постоянно усложняющихся измерительных экспериментов. Особое место среди них занимают неразру-шающие методы контроля и технической диагностики, характеризующиеся высокой сложностью физического эксперимента, требованием детального математического описания физических процессов в контролируемых объектах измерения, необходимостью проведения корректного метрологического анализа результатов измерений.

Поскольку одним из основных показателей качества большинства из синтезируемых новых конструкционных, электроизоляционных, строительных и теплозащитных материалов являются их теплофизические свойства (ТФС), то для контроля этих параметров целесообразно использовать методы теплового неразрушающего контроля (ТНК), позволяющие с высокой оперативностью, надежностью и производительностью осуществлять контроль ТФС как самих материалов, так и готовых изделий из них. Сложность и большой объем экспериментальных исследований по определению качества, долговечности и надежности синтезированных материалов и готовых изделий из них требуют как совершенствования традиционных, так и создания новых эффективных методов и средств контроля.

Актуальность работы

Совершенствование и развитие наиболее важнейших и ответственных отраслей техники, таких как ракетостроение, космическое аппаратостроение, атомная энергетика, теплотехника и т.д. требуют создания новых высокопрочных теплозащитных покрытий (оболочек), так как тепловые режимы при эксплуатации таких объектов строго регламентируются.

Наиболее эффективно эта проблема решается с использованием многослойных конструкций защитных покрытий, в которых одни слои обеспечивают прочность, а другие - тепловую защиту. При разработке, испытании и эксплуатации таких многослойных теплозащитных покрытий необходимо иметь информацию о ТФС как отдельных слоев, так и всей конструкции защитной оболочки в целом, т.к. ТФС в этом случае являются параметрами, определяющими надежность, работоспособность, а в итоге и качество готовых изделий этих отраслей техники. Поэтому получение оперативной и достоверной информации о теплофизических параметрах многослойных теплозащитных покрытий становится уже необходимым условием как при создании, так и эксплуатации этих ответственных изделий.

Для решения этой задачи наиболее перспективными с точки зрения оперативности, достоверности, точности и информативности являются тепловые методы и средства неразрушающего контроля (НК) ТФС, которые позволяют осуществлять контроль теплофизических характеристик материалов и изделий без нарушения их целостности и эксплуатационных характеристик. Поэтому разработка новых методов и средств НК ТФС, позволяющих контролировать теплозащитные свойства многослойных материалов и конструкций с необходимой для теплофизических измерений точностью, является актуальной задачей во многих важнейших отраслях современной техники.

В целях экономии топливно-энергетических ресурсов при резко возросшей стоимости энергоносителей в строительной теплотехнике в настоящее время широко используются многослойные ограждающие конструкции (стеновые панели, наружные перекрытия, стыковые соединения, перегородки, полы, элементы кровли и т.д.), через которые идут основные теплопотери зданий и сооружений. Поэтому одной из основных задач, стоящих перед контролерами качества строительных конструкций, является определение соответствия их теплотехнических характеристик (в основном по сопротивлению теплопередаче и теплопотерям) нормативным документам СНиП, МГСН и др. Поскольку ограждающие конструкции зданий и сооружений представляют собой трехслойную систему, наружные слои которой обеспечивают механическую прочность, а внутренний слой - теплозащиту конструкции, то для решения этой задачи необходимо также разработать новые методы и средства НК ТФС многослойных строительных изделий как в процессе их изготовления, так и в реальных условиях эксплуатации.

В связи с возрастающим объемом производства биметаллов и изделий из них, повышением требований к их эксплуатационным характеристикам становится актуальной задача оперативного контроля в процессе их производства основных показателей качества, таких как геометрические параметры, прочность сцепления слоев, зависящая от сплошности соединения компонентов биметалла, а также теплофизические свойства, т.к. большинство изделий из биметаллов (вкладыши, подшипники скольжения, втулки, упорные кольца, сферические опоры) работают в жестких тепловых режимах.

Поскольку биметаллы и изделия из них представляют многослойную (двух-, трехслойную) конструкцию, то для определения дефектов от нарушения сплошности соединения слоев целесообразно использовать тепловые методы НК, позволяющие с большой разрешающей способностью, оперативностью и точностью определить размеры и место дефектов, т.к. ТФС металлических слоев и воздушных зазоров между ними отличаются не менее, чем на два порядка. Для определения же геометрических параметров биметаллов (толщина слоев) на основе теплометрических методов необходимо предварительно определить ТФС каждого слоя, а затем определить уже искомые толщины. Поскольку контроль этих основных параметров необходимо проводить в процессе производства биметаллов и изделий из него, то наиболее эффективно здесь использовать бесконтактные методы НК, позволяющие непрерывно получать информацию об основных параметрах качества и использовать ее для активного управления техпроцессом. Поэтому разработка, исследование и внедрение в производство методов и средств активно технологического неразрушающего контроля основных параметров качества биметаллов и изделий из них также являются актуальными вопросами современного машиностроения, требующими создания новых высокоэффективных измерительных средств данного направления.

В современной экспериментальной теплофизике методы НК ТФС весьма разнообразны. Из предварительного анализа методов НК ТФС материалов можно сделать вывод, что наиболее перспективными с точки зрения оперативности, полноты получаемой информации о ТФС, точности и простоты реализации являются нестационарные методы, основанные на импульсно-динамическом тепловом воздействии на исследуемые образцы.

При сложном характере протекающих тепловых процессов в исследуемом объекте, что обычно имеет место при неразрушающем контроле многослойных изделий, основной задачей исследователей является разработка физико-математических моделей, адекватно описывающих теплофизические процессы в объекте контроля, а также моделей измерительных процедур, выполняемых при проведении неразрушающе го контроля, объектов, условий и средств измерений. Эти модели являются теоретической основой для создания новых методов НК ТФС многослойных изделий.

Стремительное развитие, популярность и доступность микропроцессорной техники способствует широкому ее использованию при реализации разрабатываемых новых методов НК ТФС многослойных материалов и изделий. Эффективность применения микропроцессорных средств при создании приборов и измерительных систем обусловлена тем, что они позволяют ускорить и полностью автоматизировать проведение теплофизического эксперимента, в отсутствии априорной информации о ТФС объектов измерения адаптивно изменять пространственно-временные и энергетические параметры эксперимента с целью обеспечения гарантии сохранения целостности и эксплуатационных характеристик объектов измерения.

Кроме того, при разработке тепловых методов неразрушающего контроля в настоящее время уделяется недостаточное внимание метрологическому анализу результатов и средств измерений. Это обусловлено рядом объективных причин, основной из которых является то, что теплофизические измерения отличаются сложностью, являются косвенными или совокупными, связанными с температурно-временными измерениями полей и тепловых потоков. Поэтому традиционные методы метрологического анализа, опирающиеся на метрологический эксперимент, с помощью которого устанавливаются значения нормированных характеристик погрешностей результатов измерения и метрологических характеристик средств измерений, являются труднореализуемыми и дорогостоящими. При проведении метрологического анализа наиболее эффективно в последнее время применяются аналитические методы, основанные на использовании адекватных математических моделей объектов, процедур, условий и средств измерений.

Поэтому разработка и совершенствование расчетных методов определения характеристик погрешностей результатов измерения, формирование алгоритмического обеспечения метрологического анализа методов неразру-шающего контроля ТФС многослойных материалов и изделий составляет важную и актуальную задачу теоретической метрологии и экспериментальной теплофизики, решение которой позволит синтезировать измерительные процедуры и средства с требуемыми свойствами, повысить эффективность практического использования разработанных методов и средств.

Цель работы

Разработка, исследование и внедрение в практику контактных и бесконтактных методов и реализующих их микропроцессорных систем, позволяющих осуществлять неразрушающий контроль ТФС многослойных конструкций и изделий как при их производстве, так и эксплуатации с необходимой для теплофизических измерений оперативностью и точностью.

Основные задачи работы

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести информационный обзор и сравнительный анализ существующих методов и средств неразрушающего контроля ТФС многослойных изделий;

- разработать математические модели температурных полей в исследуемых многослойных объектах как при контактном, так и бесконтактном тепловом воздействии от линейного, дискового или подвижного точечного источника тепла, адекватно описывающих тепловые процессы в контролируемых изделиях;

- на основе полученной физико-математической модели разработать и исследовать новый контактный метод НК ТФС трехслойных изделий, состоящий в одновременном использовании начальной стадии нестационарного (импульсно-динамического) и квазистационарного тепловых режимов в исследуемом многослойном изделии;

- создать бесконтактный НК ТФС двухслойных изделий с коррекцией влияния степени черноты исследуемых объектов и прозрачности промежуточной среды между объектами и приемно-излучательными блоками на результаты измерения;

- разработать бесконтактный метод РЖ ТФС двухслойных изделий с высоким метрологическим уровнем, обусловленным адаптацией энергетических параметров теплофизического эксперимента и коррекцией результатов измерения на тепловые потери в окружающую среду, степень черноты поверхности исследуемых объектов и коэффициент прозрачности среды;

- создать комбинированный оперативный метод НК ТФС трехслойных изделий, основанный на одновременном использовании контактного и бесконтактного тепловых воздействий на поверхность исследуемых объектов и обладающий высокой метрологической эффективностью, обусловленной использованием адаптивных измерительных процедур при определении энергетических параметров теплофизического эксперимента;

- разработать микропроцессорные информационно-измерительные системы (ИИС), реализующие созданные контактный, бесконтактные и комбинированный методы НК ТФС многослойных конструкций и изделий;

- провести метрологический анализ разработанных методов и средств НК ТФС многослойных изделий с рекомендациями повышения их метрологического уровня;

- осуществить экспериментальную проверку разработанных методов и реализующих их процессорных систем и внедрить эти измерительные средства в промышленное производство.

Связь с государственными программами и НИР

Диссертационная работа выполнялась в рамках реализации следующих государственных программ: межвузовская научно-техническая программа Госкомобразования РСФСР "Неразрушающий контроль и диагностика", раздел 4: "Оптические, радиоволновые и тепловые методы неразрушающего контроля" на 1994 - 1998г.г.; программа Минвуза РФ "Комплексные системы измерений, контроля и испытаний в народном хозяйстве" на 1998 - 2000 гг.; программа министерства образования РФ "Инновации высшей школы и введение интеллектуальной собственности в хозяйственный оборот" по разделу "Инновационные научно-технические проекты" 2000 г.; программа Миннауки РФ на 2000 - 2001 гг. по финансированию научных исследований и экспериментальных разработок, проект "Создание микропроцессорных приборов оперативного неразрушающего контроля термосопротивления многослойных строительных конструкций с пенополиуретановыми теплозащитными покрытиями", шифр: "Теплогидрощит".

Методы и методики исследования

Результаты исследований, включенные в диссертацию, базируются на аналитической теории теплопроводности, математической физике, математическом моделировании, метрологии и метрологическом эксперименте, на результатах научно-исследовательских работ кафедры "Аналитические приборы и системы" Тамбовского государственного технического университета, Тамбовского областного отделения "Российское общество по неразрушающему контролю и технической диагностике", а также рядя промышленных и научно-исследовательских организациях.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что на основе разработанных физико-математических моделей теплопереноса в двух-и трехслойных системах плоских тел из твердых материалов с различными ТФС при контактном и бесконтактном тепловом воздействии на них от линейного, дискового или подвижного точечного источника тепла создан комплекс новых, защищенных патентами на изобретения, методов НК ТФС материалов каждого из слоев многослойных изделий, имеющих достаточную для технологического контроля точность и оперативность, обеспечивающих полную гарантию сохранения целостности и эксплуатационных характеристик исследуемых объектов.

Микропроцессорные средства, созданные на основе этих методов, существенно упрощают процесс измерений и повышают производительность исследований (иногда в несколько раз) таких сложных для теплофизических измерений объектов как многослойные физические системы, включают в себя структурно-алгоритмические методы повышения точности результатов измерения на основе адаптивных измерительных процедур и цепей.

Отличительной особенностью разработанных методов и реализующих их микропроцессорных измерительных средств является значительное расширение области их применения, обусловленное возможностью контроля ТФС многослойных конструкций и изделий с высоким для теплофизических измерений метрологическим уровнем, который обеспечивается за счет использования адаптивных измерительных процедур при определении энергетических параметров теплофизического эксперимента и уменьшения влияния на результаты измерения состояния поверхности исследуемых объектов, тепловых потерь с поверхности контролируемых изделий в окружающую среду, прозрачности среды и других дестабилирующих факторов.

Проведен метрологический анализ разработанных методов и средств НК ТФС многослойных изделий и даны рекомендации по повышению их метрологического уровня, для чего получены структуры полной погрешности созданных методов, проведена оценка вклада каждой компоненты в соответствующую характеристику погрешности, выявлены доминанты в составе полной погрешности, что позволило целенаправленно воздействовать на источники составляющих общей погрешности.

Практическая ценность работы заключается в том, что на основе разработанных контактного, бесконтактного и комбинированного методов НК ТФС многослойных изделий, которые защищены патентами РФ на изобретения №2208778, № 2211446, № 2245538, созданы и внедрены в производство микропроцессорные ИИС с соответствующим алгоритмическим, программным и метрологическим обеспечением, позволившие расширить область применения тепловых методов и средств НК за счет возможности определения ТФС многослойных (двух-трехслойных) изделий с высокой для теплофизических измерений точностью как в лабораторных, так и промышленных условиях.

Реализация результатов работы заключается в создании и внедрении при непосредственном участии автора информационно-измерительных систем контактного, бесконтактного неразрушающего контроля ТФС многослойных изделий. Результаты диссертационной работы приняты к использованию в ОАО "Тамбовполимермаш" (г. Тамбов), ОАО "Завод подшипников скольжения" (г. Тамбов), а также в учебном процессе ТГТУ.

Апробация работы

Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации докладывались на IV международной теплофизической школе "Теплофизические измерения в начале XXI века" (Тамбов, 2001), VI научной конференции ТГТУ (Тамбов, 2001), XV Международой научной конференции "Математические методы в технике и технологиях" (Тамбов, 2002), XV Международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях" (Тамбов, 2002), Школе-семинаре молодых ученых "Метрология, стандартизация, сертификация и управление качеством продукции" (Тамбов, 2003), VIII научной конференции ТГТУ (Тамбов, 2003), IV Всероссийской с международным участием научно-практическом семинаре (Санкт-Петербург, 2003), 3-я Международной конференции "Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности" (Москва, 2004), Всероссийской научно-технической конференции "Энергосбережение и энергоэффективные технологии - 2004" (Липецк, 2004), V международной тепло-физической школе "Теплофизические измерения при контроле и управлении качеством" (Тамбов, 2004), X научной конференции ТГТУ (Тамбов, 2005).

Публикации

Основные результаты диссертационной работы отражены в 24-х печатных работах, в том числе 12-и статьях в центральных и региональных научных журналах, 3-х патентах на изобретения.

Личный вклад автора

Из 24-х печатных научных работ по теме диссертации 19 работ опубликованы без соавторов. Во всех работах, опубликованных в соавторстве, при непосредственном участии автора были разработаны основные идеи методов, получены теоретические результаты, предложено математическое, алгоритмическое, программное и метрологическое обеспечения созданных процессорных измерительных средств, проведены теплофизические эксперименты и осуществлено доказательство достоверности полученных результатов и эффективности использования предложенных методов и микропроцессорных систем.

Структура работы

Диссертация содержит введение, 4 главы, заключение и приложения, изложенные на 187 страницах машинописного текста, 12 рисунках и 14 таблицах. Список литературы включает 86 наименований.

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Проведенный информационный анализ показал, что во многих важнейших и ответственных отраслях техники, таких как космическое аппарато-строение, атомная энергетика, теплоэнергетика, машиностроение, строительство и т.д. требуется определять теплозащитные свойства многослойных конструкций и изделий без нарушения их целостности и эксплуатационных характеристик. Поэтому разработка новых эффективных методов и средств неразрушающего контроля ТФС многослойных физических систем является актуальной задачей теплофизических измерений.

2. Разработаны математические модели температурных полей в исследуемых многослойных объектах при контактном и бесконтактном тепловом воздействии от линейного, дискового или подвижного точечного источника тепла, адекватно описывающие тепловые процессы в контролируемых изделиях и учитывающие состояние поверхности исследуемых объектов, тепловые потери с поверхности этих объектов в окружающую среду, прозрачность среды и другие дестабилизирующие факторы.

3. На основе полученных физико-математической моделей разработаны новые, защищенные патентами на изобретения, более эффективные в метрологическом отношении контактные и бесконтактные методы контроля ТФС многослойных изделий без нарушения их целостности и эксплуатационных характеристик, а именно:

- контактный метод НК ТФС трехслойных изделий, состоящий в одновременном использовании начальной стадии нестационарного (импульсно-динамического) и квазистационарного тепловых режимов в исследуемом многослойном изделии;

- метод бесконтактного НК ТФС двухслойных изделий с коррекцией влияния степени черноты исследуемых объектов и прозрачности промежуточной среды между объектами и приемно-излучательными блоками на результаты измерения;

- бесконтактный адаптивный метод НК ТФС двухслойных изделий, имеющий высокую точность и полную гарантию сохранения целостности и эксплуатационных характеристик исследуемых объектов в условиях ограниченной априорной информации об их свойствах, обусловленных адаптацией энергетических параметров теплофизического эксперимента и коррекцией результатов измерения на тепловые потери в окружающую среду, степень черноты поверхности исследуемых объектов и коэффициент прозрачности среды;

- комбинированный оперативный метод НК ТФС трехслойных изделий, основанный на одновременном использовании контактного и бесконтактного тепловых воздействий на поверхность исследуемых объектов и обладающий высокой метрологической эффективностью, обусловленной использованием адаптивных измерительных процедур при определении энергетических параметров теплофизического эксперимента.

4. Разработаны микропроцессорные информационно-измерительные системы, реализующие созданные контактный, бесконтактные и комбинированный методы НК ТФС многослойных конструкций и изделий, позволяющие определять весь комплекс искомых ТФС с высокой для теплофизиче-ских измерений точностью, которая обеспечивается, во-первых, автоматическим введением поправок в результаты контроля, учитывающих тепловые потери за счет лучистого и конвективного теплообмена с поверхности исследуемых объектов в окружающую среду, во-вторых, алгоритмической коррекцией результатов измерения на влияние степени черноты поверхности исследуемых изделий и коэффициента прозрачности среды, разделяющей поверхность контролируемых объектов и приемно-излучательных блоков ИИС. В созданных системах, кроме того, в процессе измерений осуществляется адаптивный поиск оптимальных значений энергетических параметров теплофизического эксперимента, что позволяет полностью исключить возможность теплового разрушения исследуемых изделий с сохранением высокого метрологического уровня разработанных средств контроля.

5. Проведен анализ погрешности результатов измерений по разработанным контактному, бесконтактному и комбинированному методам на базе аналитических соотношений, полученных с использованием математических моделей объектов измерений. Для названных выше методов контроля ТФС получены структуры полной погрешности измерений, проведена оценка вклада каждой компоненты в соответствующую характеристику указанной погрешности и выделены доминанты в составе полной погрешности. Подобный подход создает предпосылки для целенаправленного воздействия на источники погрешности, а также коррекции результатов измерений.

6. Проведены экспериментальные исследования разработанных методов и средств НК ТФС многослойных изделий. Результаты метрологических экспериментов показали корректность основных теоретических выводов, положенных в основу разработанных методов. Микропроцессорные системы, реализующие контактный и комбинированные методы НК ТФС многослойных изделий внедрены в промышленное производство.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Вавилов В.П., Горбунов В.И., Епифанов Б.И. Некоторые теоретические и экспериментальные вопросы тепловых методов неразрушающего контроля //Дефектоскопия. 1975.-N6-C. 67-75.

2. Потапов А.И. Контроль качества и прогнозирование надежности конструкций из композиционных материалов. М.: Машинострое-ние, 1980.-260 с.

3. Потапов А.И., Пеккер Ф.Т. Неразрушающий контроль конструкций из композиционных материалов. Л.: Машиностроение, 1978.-240 с.

4. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник / Под ред. Клюева B.B. М.: Машиностроение, 1976. - Т2, 182с.

5. Попов Ю.А., Карпельсон Е.А., Строков В.А. Тепловой контроль качества многослойных изделий // Дефектоскопия. 1978. - N8. - С. 76-86.

6. Беляев Н.М., Рядно A.A. Методы нестационарной теплопроводности. М.: Высш. шк., 1978.-328 с.

7. Диткин В.А., Прудников А.П. Интегральные преобразования и операционное исчисление. М.: Наука, 1974. - 542 с.

8. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука, 1964. - 487 с.

9. Лыков A.B., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса. М.: Госэнергоиздат, 1963. - 535 с.

10. Ю.Точность контактных методов измерения температуры / Под ред. А.И.Гордова М.: Изд-во стандартов, 1976. - 231 с.

11. П.Варганов И.С., Лебедев Г.Т., Конков В.В. Современное состояние и основные проблемы тепловых методов неразрушающего контроля // Пром. теплотехника. 1983. - Т. 5, N3. - С. 80-93.

12. Волькенштейн B.C. Скоростной метод определения теплофизических характеристик материала. М.: Энергия, 1971. - 172 с.

13. З.Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. М.: Гостехиздат, 1954. -408 с.

14. Кондратьев Г.М. Тепловые измерения. M.-JL: Машгиз, 1956.-253 с.

15. Коротков П.А., Лондон Г.Е. Динамические контактные измерения тепловых величин. Д.: Машиностроение, 1974. - 222 с.

16. Кулаков М.В., Макаров Б.И. Измерение температуры поверхности твердых тел. М.: Энергия, 1977. - 96 с.

17. Курепин В.В., Козин В.М., Левочкин Ю.В. Приборы для теплофизических измерений с прямым отсчетом // Пром. теплотехника. 1982. - Т. 20, N6. -С. 91-97.

18. Лыков A.B. Теория теплопроводности. М.: Высш. шк., 1967.-599 с.

19. Методика поверки рабочих средств измерения теплопроводности, удельной теплоемкости и температуропроводности твердых тел. МИ-115-77 / Сост. Ю.А. Чистякова, Л.П. Левина. М.: Издательство стандартов, 1978.-11 с.

20. Платунов Е.С. Теплофизические измерения в монотонном режиме. Л.: Энергия, 1973. - 143 с.

21. Беляев П.С. Методы и устройства для контроля характеристик тепло- и массопереноса композиционных материалов: Дис. докт. техн. наук. -Тамбов, 1998.-537 с.

22. Фомин С.Л., Петров O.A., Вирозуб А.И. Импульсный метод определения теплофизических характеристик без нарушения их сплошности // Расчет конструкций подземных сооружений: Сб. науч. тр. Киев.: Буд1вшьшк, 1976.-С. 66-71.

23. Чудновский А.Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. М.: Энергия, 1962. - 456 с.

24. Шашков А.Г., Волохов Г.М., Абраменко Т.Н., Козлов В.П. Методы определения теплопроводности и температуропроводности. Л.: Энергия, 1973.-242с.

25. Шлыков Ю.П., Гарин Е.А. Контактный теплообмен. M.-JL: Энергия, 1963. - 144 с.

26. Шнейдер П. Инженерные проблемы теплопроводности. М.: Изд-во техн. литературы, 1960. - 478 с.

27. Ярышев H.A. Теоретические основы измерения нестационарных температур. Л.: Энергия, 1967. - 298 с.

28. Юки госсей караку кекайсию. I. Sumth. Ong Chem Jap., 1976. - V.34. - N8. - Pp. 595-599.

29. Власов В.В., Шаталов Ю.С., Зотов Е.И. // Теплофизические измерения: Справочное пособие. Тамбов: Изд-во ВНИРТМАШ, 1975. - 256 с.

30. Волохов Г.М., Шашков А.Г., Фрайман Ю.Е. Некоторые методы и приборы для исследования теплофизических характеристик // Инж. физ. журн. -1967. Т.13. - С. 663-689.

31. Исаченко В.Л., Осипова В.А., Сукомел A.C. Теплопередача. М.: Энергоиздат, 1991. - 372 с.

32. Камья Ф.М. Импульсная теория теплопроводности. М.: Энергия, 1972. -271 с.

33. Козлов В.П., Станкевич A.B. Методы неразрушающего контроля при исследовании теплофизических характеристик твердых материалов // Инж. физ. журн. 1984. - Т47, N2. - С. 250-255.

34. А.С. N149256 СССР, МКИ G01N 25/18. Устройство для определения термических свойств горных пород и строительных материалов / Г.В.Дуганов и др. Опубл. 1962, Бюл. N15.-4 с.

35. Гидроян А.Г. Методика определения коэффициента тепловой активности материала покрытия пола в натуральных условиях // Сб. науч. тр. НИИМосстроя. М.: 1966. - Вып. 3. - С. 141-146.

36. Морачевский И.И., Спектор Б.В., Рязанцев В.И. Метод и прибор для определения теплофизических характеристик материалов без взятия пробы // Тепло- и массоперенос: Сб. науч. тр. Минск.- Т.1. - С. 61-64.

37. Рыбаков В.И., Матвеев Ю.А., Филимонов А.Д. Прибор для определения коэффициента тепловой активности пола // Сб. науч. тр. НИИМосстроя. -М.: 1968. Вып. 6. - С. 263-267.

38. Власов В.В., Шаталов Ю.С., Зотов E.H. и др. Теплофизические измерения: Справочное пособие. Тамбов, 1975. - 256 с.

39. Чуриков A.A. Методы и средства неразрушающего контроля теплофизических свойств изделий и образцов из неоднородных твердых материалов: Дис. докт. техн. наук. Тамбов, 2000. - 641 с.

40. A.c. N1122955 СССР, МКИ G01N 25/18. Способ определения ТФХ материалов / В.Н.Чернышов и др. N3610914/18-25; Заявл. 29.06.83; Опубл. 7.11.84, Бюл. N41. - 4 с.

41. A.c. N1117512 СССР, МКИ G01N 25/18. Способ определения ТФХ материалов / В.Н.Чернышов и др. N3629652/18-25; Заявл. 29.06.83; Опубл. 7.10.84, Бюл. N37. - 6 с.

42. A.c. СССР N 1122956 кл. G 04 N 25/18, 1984) Спсособ определения теплофизических свойств строительных материалов / Ясин Ю.Д., Кузнецова H.H.

43. Патент RU N2140070 С1, кл. G 01 N 25/18)

44. A.c. N1056015 СССР, МКИ G01N 25/18. Способ определения теплофизических свойств материалов /Ю.А.Попов, В.В.Березин, В.М.Ко-ростелев и др.; Заявл. 30.04.82; Опубл. 23.11.83, Бюл. N43.

45. Бекешко H.A. Сравнение контактных и бесконтактных методов теплового контроля //Дефектоскопия. 1978. -N8. - С. 96-100.

46. Попов Ю.А. Некоторые особенности применения активного теплового метода контроля при одностороннем расположении источника и приемной части теплового дефектоскопа // Дефектоскопия. 1975. - N2. - С. 55-63.

47. A.c. N1032382 СССР, МКИ G01N 25/18. Способ определения теплофизических свойств твердых материалов. // Ю.А. Попов., В.М. Коростелев., В.Г. Семенов и др. N3434670/18; Заявл. 31.03.82; Опубл. 07.09.83, Бюл. N33.-4с.

48. A.c. N1040392 СССР, МКИ G01N 25/18. Способ определения теплофизических характеристик твердых материалов // Ю.А. Попов, -3440183/18-25, Заявл. 19.05.82; Опубл. 07.09.83, Бюл. N33.

49. Попов Ю.А., Коростелев В.М., Березин В.В. Новые установки для экспрессных измерений методом оптического сканирования // Теплофизические проблемы промышленного производства: Тез. междунар. теплофиз. шк. Тамбов, 1992. - С. 85-86.

50. A.c. N1753252 СССР, МКИ G01N 7/08. Способ бесконтактного неразрушающего контроля толщины пленочных покрытий изделий и устройство для его осуществления / В.Н.Чернышов и др. N4744783/28; Заявл. 11.07.89; Опубл. 8.04.92, Бюл. N29. - 10 с.

51. A.c. N1504491 СССР, МКИ G01N 7/06. Способ бесконтактного неразрушающего контроля толщины изделий / В.Н.Чернышов и др.-4231871/24-28; Заявл. 20.04.87; Опубл. 30.08.89, Бюл. N32. 3 с.

52. A.c. N1733917 СССР, МКИ G01B 7/06. Способ бесконтактного неразрушающего контроля толщины пленочных покрытий изделий / В.Н.Чернышов и др. N4283674/25; Заявл. 13.07.87; Опубл. 15.01.92, Бюл. N18.-4 с.

53. A.c. N1793196 СССР, МКИ G01B 7/06. Способ бесконтактного контроля толщины пленочных покрытий изделий и устройство для его осуществления / В.Н.Чернышов и др. N4719557/24; Заявл. 14.07.89; Опубл. 8.10.92, Бюл. N5. - 9 с.

54. A.c. N1661565 СССР, МКИ G01B 7/06. Способ бесконтактного контроля толщины пленочных покрытий изделий и устройство для его осуществления / В.Н.Чернышов и др. N4268134/25; Заявл. 26.06.87; Опубл. 8.03.91, Бюл. N25. - 10 с.

55. Тепловые методы неразрушающего контроля изделий и элементов радиоэлектроники // Измерения, контроль, автоматизация. 1979. - N5. - С. 13-24.

56. Чернышов В.Н. Об одном способе определения коэффициента температуропроводности материалов и устройстве для его реализации // Известия ЛЭТИ им. В.И.Ульянова (Ленина). 1978. - Вып. 240. - С. 55-58.

57. Чернышов В.Н. Разработка и исследование методов и информационно-измерительных систем неразрушающего контроля теплофизических характеристик твердых материалов: Дис. канд. техн. наук. Л., 1980. - 242 с.

58. Сергеев O.A. Метрологические основы теплофизических измерений. М.: Изд-во стандартов, 1972. - 155 с.

59. Точность контактных методов измерения температуры / Под ред. А.И.Гордова М.: Изд-во стандартов, 1976. - 231 с.

60. Патент РФ №2245538 Cl, G 01 N 25/18. Способ неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов многослойных конструкций / Чернышов A.B.; Опубл. 27.01.05; Бюл. №3.

61. Чернышов A.B., Чернышов В.Н. Метод неразрушающего контроля теплофизических характеристик строительных материалов многослойных конструкций // Вестник ТГТУ. 2002. - Т.8. - №1. - С. 128-133.

62. Чернышов A.B. Метод неразрушающего контроля теплофизических характеристик многослойных изделий // Контроль. Диагностика. 2000. -№3. - С. 40-44

63. Чернышова Т.И., Чернышов В.Н. Методы и средства неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов. М.: Машиностроение, 2001.-240 с.

64. Чернышов В.Н. и др. Анализ и синтез измерительных систем. Тамбов: ТГТУ, 1995.-234 с.

65. Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. М: Высш.шк., 1984.-247 с.

66. Козлов В.П. Двумерные осесимметричные нестационарные задачи теплопроводности / Под ред. А.Г. Шашкова. Мн.: Наука и техника, 1986. -392 с.

67. Патент РФ 2208778 С2, G 01 N 25/18. Способ бесконтактного неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов / Чернышов В.Н., Сысоев Э.В., Чернышов A.B.; Опубл. 20.07.2003; Бюл. №20.

68. Чернышов A.B. Бесконтактный метод неразрушающего контроля ТФХ материалов и изделий с анализом погрешностей на аналитической основе // IV Всероссийской с международным участием научно-практического семинара. Сб. тез. докл. СПб., 2003. С. 53-54.

69. Чернышов A.B. Бесконтактный метод неразрушающего контроля ТФХ материалов и изделий с анализом погрешностей на аналитической основе // Вестник метрологической академии. СПб: Изд-во ВНИИМ им Д.И. Менделеева, 2004. Вып. 12. С. 18.-22.

70. Рыкалин H.H. Расчеты тепловых процессов при сварке. М: Машгиз, 1951.-296с.

71. Якушенков Ю.Г. Основы оптико-электронного приборостроения. М: Сов. радио, 1977.-272 с.

72. Хадсон Р. Инфракрасные системы.: Пер. с англ. М.: Мир, 1972. - 536 с.

73. Лыков A.B., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса. М.: Госэнергоиздат, 1963. - 535 с.

74. Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн. 3. Методы поверхностной лазерной обработки: Учеб. пособие для вузов / А.Г. Григорьянц, А.Н. Сафонов; Под ред. А.Г. Григорьянца. М.: Высш. шк., 1987. - 191 с.

75. Вавилов В.П. Тепловые методы контроля композиционных структур и изделий радиоэлектроники. М.: Радио и связь, 1984. - 152 с.

76. Патент РФ 2211446 С2, G 01 N 25/18. Способ бесконтактного неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов и устройство для его осуществления / Чернышов A.B., Сысоев Э.В.; Опубл. 27.08.2003; Бюл. №24.

77. Чернышов A.B. Частотно-импульсный бесконтактный метод неразрушающего контроля ТФХ материалов и изделий // Труды ТГТУ. Сб. научных статей молодых ученых и студентов. Вып. 9. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2001. С. 28 - 33.

78. Чернышов A.B. Бесконтактный метод неразрушающего контроля ТФС материалов с адаптацией по мощности теплового воздействия на исследуемые объекты // VI научная конференция ТГТУ. Сб. тез. докл. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2001. С. 125.

79. Чернышов A.B. Анализ погрешностей бесконтактного метода неразрушающего контроля ТФХ материалов // Труды ТГТУ. Сб. научных статей молодых ученых и студентов. Вып. 16. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004. С. 63 - 67.

80. Чернышов A.B., Чуриков A.A. Метод оперативного неразрушающего контроля теплофизических характеристик многослойных строительных материалов и конструкций // Вестник ТГТУ. 2005. Т. 11. №1. С. 60 — 66.

81. Мищенко С.В., Цветков Э.И., Чернышов В.Н. Анализ и синтез измерительных систем. Тамбов: ТГТУ, 1995. - 238 с.